金 鑫 楊 林
(淮河水利委員會綜合事業(yè)發(fā)展中心 蚌埠 233001)
淮河干流正陽關至渦河口段實體模型位于合肥市三十崗鄉(xiāng)淮河模型基地內,模型占地面積約12000m2,模擬河段選取上自正陽關以上1km,下至蚌埠閘下2km,全長144.5km,水平比尺1︰300,垂直比尺1︰60。實體模型淮河以北以淮北大堤為界,淮河以南以27.0m 高程或相應城市圈堤、防洪堤為界,上述邊界內淮河兩側所有行洪區(qū)與生產圩均在模擬范圍內。河段主要入?yún)R支流包括潁河、東淝河、茨淮新河、渦河等4 條支流,行洪區(qū)包括壽西湖、董峰湖、上六坊堤、下六坊堤、石姚段、湯漁湖、荊山湖、洛河洼等8 個行洪區(qū)以及東淝閘右圩、靠山圩、老婆家圩等多個生產圩。
行洪區(qū)口門寬度變化對淮河干流水位影響研究采用恒定流方式,即保持來流恒定、尾水恒定的情況下,通過控制不同的口門寬度,來控制行洪區(qū)進洪流量,研究不同分泄流量時淮河干流沿程水位的變化。本文以單獨開啟董峰湖或壽西湖行洪區(qū),其他行洪區(qū)不開啟為例,說明行洪區(qū)口門寬度變化對淮河干流水位的影響。
表1 董峰湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表(7000m3/s)
以董峰湖行洪區(qū)作為研究對象,在進口流量分別為7000m3/s、8000m3/s,出口水位為對應流量控制水位時,保持董峰湖單個行洪區(qū)口門行洪,測讀河道斷面流速分布,研究董峰湖行洪區(qū)全開、開啟3/4寬度、1/2 寬度、1/4 寬度時分泄流量對淮河干流沿程水位的影響。
2.1.1 降低水位情況
在來流量相同、口門開啟寬度不同時,董峰湖行洪區(qū)口門全開變化至口門開啟1/4 寬度時降低水位情況見表1 和表2。由表中數(shù)據(jù)可知,隨著口門開啟寬度減小,降低沿程水位也減小了。對于不同流量級,規(guī)律基本是一致的,說明行洪區(qū)的行洪效果與口門開啟寬度呈正相關。
相同來流量,口門開啟大小不同時河道和行洪區(qū)分泄流量的情況見表3。由表中數(shù)據(jù)可知,當來流量相同,則隨著口門開啟寬度的增大,行洪區(qū)分泄流量增大。
表2 董峰湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表(8000m3/s)
表3 不同口門開啟寬度時流量分配表
表4 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表(7000m3/s)
表5 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度時水位情況表(8000m3/s)
表6 不同口門開啟寬度時流量分配表
圖2 董峰湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度河道流速分布圖
圖3 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度河道流速分布圖
2.1.2 流速分布
隨著口門開啟寬度減小,行洪區(qū)過流減小,河道流速增大。當Q=7000m3/s 時,主河槽最大流速從1.37m/s 升至1.59m/s。當Q=8000m3/s 時,主河槽最大流速從1.41m/s 升至1.62m/s。董峰湖行洪區(qū)口門全開時和只開啟1/4 時河道流速分布見圖1、圖2。
以壽西湖行洪區(qū)為研究對象,在進口流量分別為7000m3/s、8000m3/s,出口水位為對應流量控制水位時,保持壽西湖單個行洪區(qū)口門行洪,測讀河道斷面流速分布,研究董峰湖行洪區(qū)全開、開啟3/4寬度、1/2 寬度、1/4 寬度時分泄流量對淮河干流沿程水位的影響。
2.2.1 降低水位情況
在來流量相同、口門開啟寬度不同時,壽西湖行洪區(qū)口門全開變化至口門開啟1/4 寬度時降低水位情況見表4 和表5。由表中的數(shù)據(jù)可知,隨著口門開啟寬度減小,降低沿程水位也減小了。對于不同流量級,規(guī)律基本是一致的,說明行洪區(qū)的行洪效果與口門開啟寬度呈正相關。
相同來流量、口門開啟大小不同時河道和行洪區(qū)分泄流量的情況見表6。當來流量相同,則隨著口門開啟寬度的增大,行洪區(qū)分泄流量增大。
2.2.2 流速分布
隨著口門開啟寬度減小,行洪區(qū)過流減小,河道流速增大。當Q=7000m3/s 時,主河槽最大流速從1.43m/s 升至1.57m/s。當Q=8000m3/s 時,主河槽最大流速從1.48m/s 升至1.68m/s。壽西湖行洪區(qū)口門全開時和開啟1/4 時河道流速分布見圖3、圖4。
圖4 壽西湖行洪區(qū)口門不同開啟寬度河道流速分布圖
本文通過控制董峰湖和壽西湖行洪區(qū)不同的口門寬度,來控制行洪區(qū)進洪流量,研究不同口門寬度分泄不同流量對淮河干流沿程水位的影響,可以得出以下結論:董峰湖和壽西湖在口門全開,寬度達到規(guī)劃設計寬度時,在7000m3/s 時可分別降低水位正陽關水位0.16m 和0.13m,降低魯臺子水位0.19m和0.12m;在8000m3/s 時可分別降低水位正陽關水位0.20m 和0.15m,降低魯臺子水位0.22m 和0.12m。但隨著口門開啟寬度減小,降低沿程水位的效果也變小,到董峰湖和壽西湖口門寬度只開1/4 時,在7000m3/s時只能分別降低水位正陽關水位0.07m 和0.04m,降低魯臺子水位0.08m 和0.03m;在8000m3/s 時只能分別降低水位正陽關水位0.11m 和0.08m,降低魯臺子水位0.11m 和0.04m,說明行洪區(qū)的行洪效果與口門開啟寬度呈正相關。同時,隨著口門開啟寬度減小,行洪區(qū)過流減小,河道流速增大■